飞腾CPU体系结构之虚拟地址

飞腾CPU体系结构之虚拟地址

1. 基本概念

1. 虚拟地址：程序运行时指令和数据对应的地址。
2. 虚拟地址空间：一个进程运行时指令和数据能访问到的虚拟地址范围。

注意事项：

1. 每个进程拥有自己的虚拟地址空间，进程的虚拟地址空间一般分为内核态和用户态两个范围。
2. 进程内的所有线程共享该进程的虚拟地址空间。
3. 进程和进程之间可以共享虚拟地址空间

1. 内核态范围：所有进程共享虚拟地址空间的内核态范围全部；
2. 用户态范围：

1.部分进程共享虚拟地址空间的用户态范围中的共享库部分；
2. 两个进程可以通过System V或POSIX等共享内存方式，获得用户态范围中的一部分。

2. 飞腾CPU虚拟地址空间

飞腾CPU硬件上支持最大虚拟地址宽度为48位，Linux操作系统内核可以支持36/39/42/47/48/52位虚拟地址，其中飞腾暂不支持52位虚拟地址。

整个64位虚拟地址空间分为三部分：内核态范围、地址空洞、用户态范围。其中内核态范围和用户态范围采用各自的页表，当进程上下文切换时，仅仅切换用户态页表，而内核态页表不动。

3. 虚拟页

飞腾CPU按照固定的长度将虚拟地址空间进行划分，每个固定长度的虚拟地址范围就是一个虚拟页。虚拟页有两个特点：

1. 虚拟页内地址单元的所有访问属性都一致；
2. 虚拟页内地址单元对于相同的物理页帧。

查看虚拟内存页长度

getconf PAGE_SIZE

地址范围的访问

飞腾CPU对虚拟地址空间的访问受限于CPU的权限级

1. 当飞腾CPU处于EL1权限（操作系统内核）时，飞腾CPU可以取指令的地址范围不受限制（除了地址空洞），读写数据的地址范围也不受限制（除了地址空洞）。
2. 当飞腾CPU处于EL0权限（应用程序）时，飞腾CPU可以取指令的地址范围受限于用户态范围，读写数据的地址范围也受限于用户态范围。

当飞腾CPU处于EL0权限时，飞腾CPU超出用户态范围访问时，飞腾CPU会触发地址异常。

注意：地址范围访问过程忽略了地址的页属性。

页属性

页属性是对访问操作类型进行限制的，页属性包括执行、读、写、缓冲操作、写合并操作、对齐要求等等。